Контакт с космосом: как спутниковая связь обеспечит быстрым интернетом всех жителей Земли / Хабр

Система мобильной спутниковой связи Globalstar

Система Globalstar (группа Big LEO ) разработана в 1991 году для предоставления высококачественных услуг спутниковой связи широкому кругу пользователей, и обеспечивает:

– подвижную и стационарную телефонную связь;

– передачу данных и факсимильных сообщений со скоростью до 9 кб/с;

– передачу и прием коротких сообщений (SMS);

– голосовую почту;

– автоматический глобальный роуминг;

– вызов аварийных служб;

– определение местоположения.

Из дополнительных услуг в системе реализована переадресация вызова, удержание и запрет вызова, определитель и антиопределитель номера, трехнаправленный вызов. Изначально система Globalstar формировалась для взаимодействия с существующими сотовыми системами связи, дополняя и расширяя их возможности за пределами зон покрытия.
В настоящее время система Globalstar обеспечивает бесперебойную спутниковую связь высокого качества на более чем 80% поверхности Земли (от 70° N до 70° S).

Карта покрытия Глобалстар

Система состоит из трех основных сегментов: космического, наземного и абонентского. Космический сегмент системы Globalstar составляет группировка из 48 основных и 4 резервных КА весом около 450 кг каждый, которые размещены на круговых орбитах в 8 плоскостях. Высота орбиты – 1414 км, наклонение орбиты – 52°, количество КА на орбите – 6. Сдвиги между КА в соседних орбитах составляют 7,5°, что позволяет формировать зону покрытия одновременно двумя КА.
В составе бортового радиокомплекса работают: приемная антенна L- дианазона (1610,0 – 1626,5 МГц) для направления пользователь – КА; передающая антенна S-диапазоиа (2483,5 – 2500,0 МГц) для направления КА – пользователь; рупорные антенны С – диапазона для передачи КА – станция сопряжения (6875,95 – 7052,9 МГц) и для приема (5091,0 – 5250,0 МГц).

Межспутниковая связь отсутствует. Бортовой источник энергоснабжения выполнен в виде солнечных панелей мощностью 1,1 кВт. В качестве бортовых антенн S и L диапазонов применяются автоматические ФАР, формирующие 16 парциальных лучей с переменным коэффициентом усиления в луче. Полосы L и S диапазонов разбиты па 13 поддиапазонов (субканалов) с шириной полосы 1,25 МГц. В субканалах реализована технология CDMA.
При этом обеспечивается одновременная организация пользовательского канала через несколько КА, мягкая эстафетная передача от луча к лучу, от спутника к спутнику, адаптивное управление мощностью бортового и абонентского передатчиков.

Основные качественные показатели услуг связи системы Globalstar таковы:

– коэффициент ошибок передачи данных – не более 10-6;

– задержка сигнала – менее 150 мс;

– качество передачи речи – эквивалентно цифровым сотовым системам;

– время установления соединения – не более 10с;

– вероятность потери вызовов в часы наибольшей нагрузки (ЧНН) – 2%.

Наземный сегмент включает центр управления наземной сетью (GOCC) – на территории сервис – провайдера, центр управления и орбитальным сегментом (SOCC) – на территории США, сеть национальных и региональных станций сопряжения (на первом этапе планируется построить 50 станций, 38 из которых уже произведены компанией Qualcomm).
Станции сопряжения являются составной частью системы и обеспечивают падежные космические телекоммуникационные услуги связи для стационарных и мобильных абонентских терминалов по всей зоне обслуживания.
Станции сопряжения обеспечивают соединение абонентских терминалов через спутники как со стационарными телефонными сетями общего пользования (PSTN), так и сотовыми сетями подвижной связи.
Станции сопряжения являются пунктами соединения между спутниковой системой и существующими наземными сетями. В состав станций сопряжения входят центры коммутации, которые поддерживают базы данных и обеспечивают регистрацию и доступ абонентов к сети, а также тарификацию предоставляемых услуг.
Центры управления и станции сопряжения связаны между собой сетью передачи данных контроля и управления Globalstar Data Network.

Абонентский сегмент системы представлен следующими видами абонентских терминалов:

портативными многомодовыми носимыми телефонными трубками, аналогичными сотовым, имеющими сравнимые размеры, вес, функциональные возможности;

мобильными терминалами, включающими антенну, усилитель, блок питания, динамики для громкой связи, монтажный набор. Они могут быть адаптированы к использованию с любым портативным терминалом в любом транспортном средстве;

стационарными устройствами доступа для телефонизации удаленных объектов.

Портативные терминалы производятся сегодня компаниями Ericsson (Ericsson R290), Qualcomm (Qualcomm GSP 1600) и Tclit (TELIT SAT 550). Аппараты Ericsson и Telit являются GSM-совместимыми, a Qualcomm работает в сетях AMPS и CDMA.
Многомодовые абонентские терминалы при работе в пределах сотового покрытия автоматически устанавливают связь в сотовой сети соответствующего стандарта, а за пределами сотового покрытия связь осуществляется в спутниковом режиме.

К безусловным преимуществам системы относятся:

– высокое качество передачи речи за счет использования технологии CDMA;

– отсутствие необходимости ориентации антенны на спутник;

– отсутствие эффекта эха и замирания сигнала за счет прямой ретрансляции сигнала без коммутации и обработки на борту КА;

– защищенность от несанкционированного доступа;

– малый уровень плотности потока электромагнитного излучения;

– прогрессивный дизайн, малые габариты и вес, улучшенная функциональность абонентских терминалов;

– комбинированные сотовые/спутниковые абонентские терминалы;

– высокая надежность системы.

Система мобильной спутниковой связи Iridium

Система Iridium является глобальной спутниковой системой подвижной персональной радиосвязи. Она основана на использовании низкоорбитальных космических аппаратов и предназначена для предоставления услуг подвижной связи (передача данных, цифровая радиотелефония, факсимильная и пейджинговая связь с подтверждением приема сообщения, голосовая почта, геолокация, определение местоположения абонента или объекта) на всей территории Земли непрерывно в течение суток.

Система состоит из трех основных сегментов: космического, наземного и абонентского.

Космическая группировка включает 66 основных и 6 запасных низкоорбитальных (Big LEO) спутников с высотой орбиты 780 км. Спутники расположены в шести орбитальных плоскостях с углом наклона 86,4°. Угловое расстояние между соседними орбитальными плоскостями составляет 3,6°. Между 1 и 6 плоскостями угловое расстояние равно 22°. Орбитальный период составляет 100 минут 28 секунд. Вес спутника – 700 кг, количество зональных лучей – 48, средняя мощность канала – 16 дБ, предполагаемый срок службы – 5-8 лет.

Используемые частоты:

Антенные системы КА в виде автоматических ФАР формируют 48 парциальных лучей, которые создают общую квазисплошную подспутниковую зону покрытия диаметром более 4000 км. Одна парциальная зона имеет диаметр около 700 км.
Для исключения одновременного покрытия участка земной поверхности большим количеством лучей от соседних КА часть лучей выводится из активного режима работы. Так, из общего количества 3168 лучей в текущий момент времени активны только 2150. Это обеспечивает создание глобальной зоны покрытия Земли.

Для обеспечения связи с центром управления используют 4 зеркальные антенны, а для ретрансляции сигнала в космосе – 4 полноводно-щелевые антенны: две для связи с соседними КА на одной орбите и две для связи с КА па соседних орбитах.
Это обеспечивает возможность многократной ретрансляции сигналов и создания сетки космических линий глобальной связи. Скорость передачи цифрового потока в L-дианазопе при телефонной связи составляет 4800 бит/с, при передаче данных – 2400 бит/с.
Количество цифровых телефонных каналов составляет 3840. Каналы формируются методом частотного (FDMA) и временного (ТОМА) разделения. Способ модуляции QPSK со сглаживанием фазы и применение помехоустойчивого кодирования с прямым исправлением ошибок (FEC) позволяет реализовать высокую помехоустойчивость приема (вероятность ошибки 10 G при скорости передачи 2,4 кбит/с).

При частотном разделении каналов полоса частот 10,5 МГц, выделяемая базовой станции, делится па 250 полос (субканалов) шириной 41,67 кГц. В каждой полосе излучается своя несущая со скоростью цифрового потока 50 Кбит/с.
Временное разделение заключается во временном уплотнении каждого частотного субканала 4 каналами, представляющими цифровые потоки со скоростью передачи 4,8 Кбит/с в каждом.
Каналы радиосвязи L-диапазона, формируемые бортовой аппаратурой, не закрепляются за отдельными мобильными терминалами и группами, а используются по мере поступления заявок на переговоры. При этом реализуется многочастотный и многоадресный доступ к бортовому ретранслятору, значительно увеличивается пропускная способность КА.

При формировании каналов в К- диапазоне также используются методы частотного и временного разделения. Выделенная полоса 200 МГц разделена на 12 субканалов со скоростью цифрового потока 3,125 Мбит/с. Достоверность приема информации в К-диапазоне оценивается вероятностью ошибки не хуже I07 .

При формировании сетки космических линий связи между КА формируется 8 субканалов с полосой 25 МГц и скоростью цифрового потока 12,5 Мбит/с.

В состав наземного сегмента системы входят:

– две центральные станции управления и контроля. Они осуществляют управление орбитальной группировкой КА (контроль и поддержание расчетной орбиты и работоспособности каждого КА), организуют синхронизацию системы, динамическое перераспределение связного ресурса системы, организуют групповые тракты передачи в системе;

– до 20 базовых станций сопряжения и управления связью (БСС). БСС будут стационарно располагаться по всей территории Земли в местах, определяемых инвесторами системы “IRIDIUM”.

БСС включает в себя 4 наземных терминала, каждый из которых имеет двухзеркальную параболическую антенну Кассегрсна с диаметром основного зеркала 3,1 м, сопровождающую КА. Два терминала предназначены для установления линии связи с “активным” спутником и с восходящим спутником.
Обеспечиваемая связь по активной линии периодически переключается от текущего КА к следующему, обслуживаемому другим терминалом. Процесс переключения для пользователей системы незаметен.
Два других терминала обеспечивают географическую разнесенность приема, компенсирующую неординарные атмосферные условия, влияющие на качество связи, а также обеспечивают резервирование на случай отказа оборудования.
Места расположения всех терминалов должно удовлетворять условию нахождения в пределах уровня -1дБ основного лепестка диаграммы направленности антенны фидерной линии КА.

В число абонентов системы входят:

– абоненты, использующие носимые абонентские станции (телефонные трубки, например, Motorola 9505);

– абоненты, использующие пейджинговые станции;

– абоненты, использующие возимые абонентские станции, установленные на подвижных объектах (автомобильные – Motorola 9520, железнодорожные, морские – Sailor EuroCom, речные и другие водные, воздушные транспортные средства – Honeywell Air Satl);

– абоненты, использующие перевозимые абонентские станции, установленные на перевозимых объектах;

– абоненты, использующие стационарные абонентские станции (Motorola 9570), установленные на стационарных объектах.

Носимая абонентская станция с массогабаритными и энергетическими характеристиками, сходными с характеристиками абонентских станций современных сотовых систем, имеет штыревую слабонанравлснную антенну, длинной порядка 10 см (коэффициент усиления 1 дБ).
Вследствие этого не требуется соблюдения точной ориентации антенны на КА орбитальной группировки и достаточной является грубая ориентация в верхнюю полусферу. Энергетический потенциал линии связи с КА достигается определенным расположением отдельных сот, формируемых соответствующими парциальными лучами.

Рис. 31.1. Структура глобальной спутниковой системы подвижной персональной радиосвязи Iridium

Абонентские станции предполагается использовать на всей территории Земли на суше, а также в воздушном пространстве, в акваториях в качестве носимых, стационарных, а также установленных на подвижных и перевозимых объектах.
В организации доступа абонента используются принципы, присущие сетям связи общего пользования. Сигнал, поступивший с телефонной трубки на ближайший спутник, передается на ближайшую наземную базовую станцию, которая проверяет право использования услуг системы и вновь направляет сигнал на ближайший спутник Iridium.
Сигнал, полученный от наземной базовой станции, по каналам межспутниковой связи передается абоненту, который может находиться в любом месте Земли.

Система мобильной спутниковой связи INMARSAT-P (ICO)

Класс систем мобильной спутниковой связи, использующих средневысотные ИСЗ (группа МЕО), можно рассмотреть па примере системы связи “INMARSAT-P” (ICO – Intermediate Circular Orbit, ODYSSEY), представляющую собой наземно-космический комплекс цифровой радиотелефонной, факсимильной, пейджинговой связи, передачи данных и радиовещания.

Орбитальная группировка состоит из 12 КА, размещенных на круговых орбитах, размещенных на круговых орбитах. Стартовая масса спутника – 2750 кг, расчетный период эксплуатации – 12 лет. Спутники размещены в трех орбитальных плоскостях с наклонением 50° по 4 КА в каждой.
Высота полёта космических аппаратов этой системы равна 10355 км. Такая группировка позволяет создавать двумя КА статическую зону покрытия диаметром более 7000 км, обслуживаемую одной центральной станцией. Орбитальная группировка обеспечивает глобальный охват поверхности Земли, в том числе полярных районов.
Вследствие перекрытия зон охвата в пределах видимости каждой точки зоны обслуживания будут одновременно находиться два – четыре КА. Один спутник сможет обслуживать приблизительно 25% поверхности Земли.
Многолучевые антенные системы КА создают 61 парциальный луч, что обеспечивает формирование на поверхности Земли сотовой структуры с рабочими углами места мобильных терминалов не менее 30°. это существенно снижает уровень интерференционных замираний сигналов при отражении радиоволн от окружающих объектов.

Наземный сегмент включает в себя сетевой центр и 7 центральных наземных станций (ЦС), связанных между собой и с региональной сетью PSTN. Каждая ЦС обслуживает свой регион.
В состав ЦС входит 4 параболических антенны, три из которых обеспечивают связь с КА, а четвертая – ретрансляцию цифровых потоков с одного КА на другой из числа находящихся в зоне радиовидимости ЦС.
В системе ICO используются L – и S-диапазоны частот с цифровой обработкой сигнала на борту спутника, кодовое разделение каналов (CDMA) на основе шумоподобных сигналов.
Диапазон частот ЦС: на передачу – 19,3 – 19,6 ГГц, на прием – 29,1 – 29,4 ГГц. Ширина полосы 300 МГц (ширина полосы на канал – 2,5 МГц). Диапа- зон частот наземный терминал – спутник: (1980 – 2022) МГц – на передачу; (2170 – 2200) МГц – на прием.

В системе не предусмотрены межспутппковые связи. Весь трафик данного региона передается через ЦС, которые связаны между собой многоканальными линиями связи. В задачи ЦС входят не только прием/передача регионального трафика, но и обеспечение сопряжения с телефонной сетью общего пользования, управление межлучевой коммутацией, прием и обработка телеметрии с борта спутника.

Продолжительность обслуживания абонентов определяется следующими величинами:

– временем пролета одного КА над зоной обслуживания;

– средним временем, затрачиваемым на переключение абонента с уходящего за горизонт на восходящий КЛ;

– продолжительностью установления соединения, определяемого схемой организации связи.

Средняя продолжительность обслуживания абонентов составляет 50 минут. Максимальное время пребывания одного КЛ в зоне радиовидимости может достигать 1,5-2 часа. Мобильные терминалы персональной связи имеют выходную мощность 0,5 Вт, бортовые наземные ком- плекты – 5 Вт.
В качестве базового будет использоваться двухрежимный радиотелефонный терминал, совместимый с сотовыми стандартами GSM, TDMA, CDMA, PIIS. Он позволяет работать не только в системе спутниковой связи, но и в наземных сотовых сетях, причем доступ к наземной сотовой сети является приоритетным.
На основе технологии, используемой в базовом терминале, будут созданы различные модификации абонентских терминалов в морском, автомобильном и воздушном исполнении, как полустационарные, так и стационарные.

При подключении мобильных пользователей к телефонной сети общего пользования задержка сигнала, которая складывается из задержки спутникового канала (84 мс) и задержки наземного тракта (20 мс), обеспечивает качественную передачу речевых сообщений.
Производство портативных мобильных терминалов планируется тремя ведущими компаниями – Panasonic, NEC и Mitsubishi. Передача речи осуществляется со скоростью 4,8 кбит/с; вероятность ошибки в речевом канале – не более 10^.

Кроме речевой связи терминал ODYSSEY предоставляет возможность приема сообщений персонального радиовызова (пепджинг) с буквенно-цифровой индикацией, обеспечивает режим электронной почты, а также определение местоположения абонента.
Скорость передачи данных составляет 9,6 кбит/с; вероятность ошибки на бит – не более 10~J. Для коррекции ошибок применяется сверточное кодирование.

Определение координат производится по собственным сигналам системы. В связи с относительно большим (для средневысотной орбитальной группировки) числом спутников в любой точке обслуживаемой территории при определении местоположения объекта по сигналам КА погрешность определения местоположения составляет не более 15 км.

Региональная система спутниковой связи THURAYA

Особенностью нынешнего этапа развития спутниковых систем мобильной связи (ССМС) стало развертывание региональных систем (PC), которые в отличие от глобальных ССМС (Inmarsat, Iridium, GlobalStar), обслуживают отдельные фиксированные районы на поверхности Земли.
Примером такой PC является ССМС Thuraya (в переводе с арабского – “Плеяды”), введенная в эксплуатацию летом 2001 года. Финансирование ее разработки и ввода в строй, а также последующую эксплуатацию взяла на себя компания Thuraya Satellite Telecommunications – объединенные Арабские Эмираты.

Зона обслуживания спутниковой сети Thuraya

Космический сегмент представлен спутником “Thuraya – 1”, который был запущен с водной платформы в Тихом океане (Sea Launch) 21 октября 2000 года. Спутник расположен на геостационарной орбите, в точке 440 восточной долготы. Проектный срок эксплуатации спутника – 15 лет.
В перспективе предполагается запуск второго, дублирующего спутника. Проектная мощность системы рассчитана на обслуживание 1750 тыс. абонентов в регионе между 20° западной – 100° восточной долготы, 60° северной – 2° южной широты, где расположены 99 стран Азии, Европы и Африки. Сегодня система способна обслужить до 235 тыс. абонентов.

Спутник Thuraya, обеспечивает пропускную способность сети до 13,750 одновременно используемых телефонных каналов. Это стало возможным благодаря использованию па борту космического аппарата приемопередающей цифровой антенной решетки (ЦАР), обеспечивающей формирование лучей характеристики направленности.
При 128 активных дипольных элементах L-диапазона бортовой процессор формирует одновременно 250-300 лучей в соответствии с числом наземных сот. Цифровое формирование лучей позволяет эффективно реализовать динамическую адаптацию обслуживаемой зоны покрытия на основе перераспределения .тучей по наземным ячейкам с целью адекватного реагирования на изменения в нагрузке и оптимизации трафика.

Сегмент пользователя представлен мобильным терминалом, который по размеру, весовым характеристикам и внешнему виду сравним с обычным GSM устройством. Терминал рассчитан па работу как в диапазоне GSM 900 МГц, так и в диапазоне спутникового канала: (1525 – 1559)МГц на прием и (1626,5 -1660,5) МГц на передачу. Максимальная мощность излучения мобильного терминала не превышает 2 Вт.

Терминал позволяет пользователю в любое время иметь доступ в сеть Thuraya и автоматически переходить на GSM режим, если абонент находится в закрытых помещениях, либо за пределами зоны покрытия Thuraya. Абонентам предлагается широкий спектр услуг, включающий голосовую телефонию, передачу данных (2,4; 4,8 или 9,6 кбит/с), факса (2,4; 4,8 или 9,6 кбит/с), коротких сообщений и возможность определения местоположения.

Системы мобильной связи 3-го поколения (3G)

Всемирная система мобильной связи IMT-2000

Мобильная связь развивается в мире стремительными темпами, непрерывно расширяя объем и качество предоставляемых услуг. Реализация новых возможностей обеспечивается как за счет совершенствования существующих сетей так и внедрения новых технических решении связанных с созданием глобальной сетевой инфраструктуры Одним из направлении по получивших развитие в настоящее время является концепция IMT 2000 (International Mobile Telecommunications)
В ее основе лежит идея создания нового поколения систем беспроводного доступа сотовой и спутниковой связи Ключевые требования применяемые к стандартам семейства IМТ 2000 дешевые терминалы обеспечение глобального роуминга и универсальные решения для сетей разного классa (микросотовых сотовых и спутниковых) Появление многорежимных терминалов практически сняло вопрос о едином стандарте.
Возможность переключения с одного диапазона на другой перехода со стандарта на стандарт и со спутникового канала на сотовый позволит выбрать тот вид услуг который iв наибольшей степени подходит.

Существование большого числа разобщенных мобильных cетей потребовало создания единою стандарта способного обеспечить абонентам свободу перемещения и сохранение обслуживания в любой сети.
Это обстоятельство послужило поводом для разработки концепции единого стандарта под названием FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System) По мере разработки требований к системам нового поколения стало ясно, что несмотря на повсеместное развитие сотовой связи и беспроводного доступа огромная часть территории Земли включая мировые океаны оказывается не охваченной связью.
Следовательно полное покрытие и обеспечение глобального мобильного доступа может быть реализовано только с помощью спутниковых систем.

Изменение взлядов ITU на концепцию развития систем связи нашло отражение в названии которое в 1996 году с FPLMTS было изменено на IMT 2000 (International Mobile Telecommunications) С организационной точки зрения IMT 2000 объединяет дае предшествующие программы ITU упомянутую FPLMTS и Глобальную персональную систему спутниковой связи GMPCS (Global Mobile Personal Communications by Satellite).
Oбъединение в рамках IMT 2000 нескольких базовых сетей позволило создать глобальную телекоммуникационную инфраструктуру охватывающую все регионы мира. 3а счет гибкого сочетания сетей наземного и спутникового доступа и глобального роуминга будет обеспечена бесперебойная связь между любыми районами мира.

Исходя из этого в рамках IMT 2000 наиболее приоритетными направлениями являются:

– освоение новых поkюс частот в диапазоне 2 ГГц,

– увеличение скорости передачи до 2 048 Мбит/с,

– разработка новых техпологий радиодоступа,

– расширение ассортимента услуг с одновременным снижением тарифов. Обеспечение глобального покрытия Земли невозможно без спутниковых систем связи.

Сочетание каналов спутниковой и наземной связи позволит создать гибкую систему с высокой оперативностью установления связи и малым временем развертывания новых сетевых инфраструктур.
Основная идея создания единого международного стандарта предоставление услуг с помощью недорогого nopтативного терминала, с высокими эксплутационными характеристиками. С системных позиционный стандарт означает гибкий радиоинтерфейс с однотипной сигнализацией и расширенным набором услуг варьируемых в зависимости от требований пользователя и каналов организации связи.

К ключевым требованиям предъявляемым ITU к единому стандарту IMT 2000 относятся:

– высокая степень преемственности оборудования наземных и спутниковых систем в пределах всего земною шара,

– возможность конвертенции услуг для разных мобильных сетей и при связи с абонентами PS TN,

– обеспечение услуг мультимедиа в рамках глобальной инфраструктуры.

Концепция IMT 2000 базируется на следующих принципах построения систем 3-го поколения:

1. Услуги связи должны быть доступны в любом месте и в любое время.

2. Мобильный доступ ко всем ресурсам единого общемирового информационного пространства.

3. Создание единого частотного пространства шириной 230 MГц с разными сценариями использования.

4. Предоставление услуг мультимедиа любому абоненту с использованием мобильного терминала имеющего единый номер.

5. Интеграция и конвертация услуг фиксированной и мобильной связи.

6. Преодоление технологического дисбаланса между новыми возможностями систем 3-го поколения и реально существующей телекоммуникационной инфраструктурой.

Услуги систем связи 3-го поколения

С появлением систем 3G начнется период совместного существования IMT 2000 и систем второго поколения (2G). В дальнейшем по мере развития 3-го поколения прогнозируется постепенный переход сетей 2G в 3G.
В отличии от технологий предыдущих поколений где речь была доминирующим видом услуг в IMT 2000 предполагается обеспечить весь спектр современных услуг включая передачу речи, работу в режиме коммутации каналов и пакетов взаимодействие с приложениями Internet, симметричную и асимметричную передачу с высоким качеством.
Третье поколение мобильной связи уже па первом этапе развертывания должно обеспечить высокую пропускную способность, которая может гибко изменяться в зависимости от степени мобильности абонента:

– до 2 048 Мбит/с для обслуживания стационарных абонентов (скорость менее 3 км/час),

– до 384 кбит/с при низкой мобильности (скорость от 3 до 12 км/час) и локальной зоне покрытия,

– до 144 кбит/с при высокой мобильности (скорость от 12 до 120 км/час) и ограниченной зоне покрытия,

– до 64 (144) кбит/с при глобальном покрытии (спутниковая связь).

Набор услуг приближается к тому, который предоставляется в сетях фиксированной связи. Услуги систем 3G принято делить на две группы немультимедийные (узкополосная речь, передача данных, трафик сетей с коммутацией каналов) и мультимедийные (компьютерная видеографика, видео, текстовая графическая информация).
Широкое распространение получат интерактивные услуги мультимедиа, которые предоставят возможность естественного речевого и видеообращения в реальном времени.

Услуги 3-го поколения включают сервис, предоставляемый технологией виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment):

– персонализация услуг;

– доступ абонента к услугам связи независимо от используемых технологий радиодоступа и сетевых стандартов;

– переносимость услуг без потери качества связи через границы различных мобильных и стационарных сетей (PSTN, Internet);

– возможность использования разнотипного оборудования.

Одно из наиболее перспективных направлений развития мобильной связи – интеграция сотовой/спутниковой связи с автономной или глобальной системой спутниковой навигации (GPS, например).

В создании систем 3-го поколения важное место занимает технология UPT (Universal Personal Telecommunication). Согласно концепции UPT каждому жителю Земли должен быть выделен персональный телефонный номер, по которому он мог бы войти в любую сеть связи в любое время и в любом месте. С номером UPT ассоциирован профиль абонента (набор доступных услуг и персональные требования/режимы связи).

Распределение частотного пространства для IMT-2000

Подход к распределению частотного ресурса, реализованный в IMT-2000, основывается на следующих принципах:

– создание единого частотного пространства шириной 230 МГц для систем беспроводного доступа, сотовой и спутниковой связи;

– гибкость в распределении спектра – реализация различных сценариев использования частотных полос в раз- личных районах;

– сочетание разных стратегий внедрения услуг систем 3-го поколения;

– выделение парных полос частот для дуплексной связи с часnjnным разделением и непарных полос для дуплексной связи с временным разделением.

Создание глобальной телекоммуникационной инфраструктуры IMT-2000 невозможно без выделения единых для всех регионов полос частот. Особенно это важно в спутниковом сегменте (S-IMT-2000), где в силу глобального характера услуг спутниковой службы (MSS) распределение спектра производится на всемирной основе.
В наземных сетях частотный спектр представляет собой национальный природный ресурс и его распределение между операторами осуществляют национальные или региональные частотные органы.

В результате в наземном сегменте (Т – IMT-2000) допускаются различные стратегии использования полос частот не только в отдельных регионах и государствах , но даже в пределах одной страны.

Распределение частот, предлагаемое ITU в рамках концепции IMT-2000, представлены в таблице.

Система INMARSAT Fleet

Система INMARSAT Fleet является морским вариантом INMARSAT M4. Существуют три тина терминалов стандарта Fleet : Fleet 77 (F77), Fleet 55 (F55) и Fleet 33 (F33), что позволяет обеспечить потребности в связи судов различных классов с учетом районов их плавания Цифры в названии системы приблизительно соответствуют диаметру антенны (без учета радиопрозрачного покрытия): Fleet 77 – 77 см, Fleet 55 – 50 см, Fleet 33 – 30 см.

При проектировании станций семейства Fleet была учтена возможность их работы с новыми спутниками четвертого поколения, в том числе процедуры выбора зональных лучей при настройке с использованием координат станции, определяемых с помощью встроенного приемника сигналов GPS.

Терминалы семейства Fleet помимо стандартных услуг передачи данных, голоса и факса с низкой скоростью также могут быть применены для решения следующих задач:

– доступ к сетям Интернет – Web, Email и т.д.;

– доступ к специализированным системам E-mail (AMOS Mail, SUPER-HUB и т.д.);

– доступ к локальным сетям и серверам через VPN (передача больших файлов в режиме “точка-точка”);

– организация видеоконференций;

– телемедицина;

– передача видеосюжетов в режиме накопления с последующим воспроизведением.

Терминалы различаются своими возможностями. Наиболее функционален F77, самый простой – F33. Стандарт F77 работает в глобальных лучах и обеспечивает низкоскоростную телефонию (4,8 кбит/с), факс (2,4 или 9,6 Кбит/с), а также различные режимы ISDN (Integrated Service Digital Network): данные – 64/56 кбит/с, аудио – 3,1 КГц, речь – 64 кбит/с, данные – 128 КБит/с (по состоянию на февраль 2005 года этот режим доступен только в Nera F77) и специальный режим Multiservice Packet Data Service (MPDS) – до 64 кбит/с. MPDS отличается от сервисов ISDN тем, что станция все время находится в подключенном состоянии, оплата взимается не за время соединения, а за переданный/полученный объем данных.
Это оптимальный режим для работы в Интернет Стандарт FI55 может работать как в глобальных лучах (только голос), так и в зональных. В зональных лучах F55 обеспечивает практически ту же функциональность, что и Т77, за исключением ISDN – 128.
Стандарт ТЗЗ обеспечивает передачу голоса в глобальном и зональном лучах а также передачу данных и факсов со скоростью до 9,6 кбит/с и режим MPDS при paботе в глобальном луче.

Сравнительные характеристики оборудования FLEET

INMARSAT Fleet 77

Терминал спутниковой связи ТТ-3084А Capsat® Fleet 77 обеспечивает телефонию, факс и передачу данных либо с помощью протокола пакетной передачи данных (MPDS) с постоянной возможностью диалогового доступа в Интернет, либо путем доступа в cеть ISDN на скорости 64 кбит/с.
В MPDS тарифицируется только объем принятых и переданных данных, а не время занятия канала, что является экономичным и удобным решением для передачи сообщении электронной почты, небольших и средних по объему файлов, организации ЛВС (локальной вычислительной сети), ВЧС (виртуальной частной сети), и доступа в Интернет.
Услуга ISDN обеспечивает канал с высокой пропускной способностью с постоянным потоком данных и предпочтительна для приема/передачи больших по размеру файлов.

СЗС «INMARSAT FLEET-77» 

Система поставляется с простым пользовательским программным обеспечением, позволяющим легко программировать терминал с обычного компьютера, и обеспечивает:

– постоянный диалоговый режим доступа в Интернет, благодаря протоколу пакетной передачи данных (MPDS),

– доступ в сеть ISDN со скоростью 64 кбит/c,

– коммерческую телефонию,

– высококачественную телефонию (передача звука 64 кбит/с),

– телефонию Мини М,

– глобальную телефонию по бедствию,

– простую установку, благодаря компактному исполнению приемопередающего блока и антенны, а также небольшому весу,

– быстрое программирование терминала с телефонной трубки и на компьютера,

– глобальный охват земной поверхности, 70° С.Ш 70° Ю.Ш.

Антенный блок может быть установлен на расстоянии до 70 метров от приемопередатчика. Приемопередатчик Capsat Fleet77 и антенна являются концентратором внутренней сети и обеспечивают постоянную связь в диалоговом режиме с настольных телефонных аппаратов, телефонов стандарта DECT, факсимильных аппаратов.

При подключении к IP-маршрутизатору терминал Capsat Fleet77 можем круглосуточно коммутировать судно с береговой системой управления через Всемирную сеть, включая услуги электронной почты и доступ в Интернет.

Система INMARSAT BGAN

10 марта 2005 года был выведен на орбиту первый из трех запланированных к запуску спутник INMARSA1 четвертого поколения. Развертывание на основе спутников четвертого поколения INMARSAT услуг BGAN (Broadband Global Area Network) является логическим продолжением развития системы INMARSAT.
Новая система BGAN предлагает более совершенный доступ к современным услугам передачи данных, телефонии Интернет.

Основными особенностями BGAN являются:

– передача данных no IP протоколу со скоростью до 500 кбит/с,

– одновременная передача голоса по параллелыому каналу,

– передача данных с гарантированными скоростями 32 64, 128, 256 кбит/с (QoS),

– коммутируемый ISDN канал со скоростью 64 кбит/с,

– сервис SMS сообщении.

Инфраструктура INMARSAT BGAN состоит из наземного сегмента (станции сопряжения) с управляющим центром в Лондоне, спутникового сегмента (спутники четвертого поколения INMARSAT-4 на геостационарной орбите), абонентского оборудования (терминалы INMARSAT BGAN).

Терминалы INMARSAT BGAN планируют выпускать 4 компании: Hughes Network Systems (модель HNS 9201), Ncra (модель WorldPro 1000), Thrane&Thrane (модели Explorer 500 и Explorer 700), Wideye (модель Sabre I).

Технически самое совершенное абонентское оборудование INMARSAT, модель Hughes HNS 9201, имеет встроенную точку беспроводного доступа Wi-Fi 802.11b. Остальные терминалы – как минимум Bluetooth. Дополнительно можно подключать телефонную трубку и иметь голосовой доступ одновременно с передачей данных. И, наконец, Quality of Service (QoS) – сервис гарантированного канала с заданной скоростью для приложений, требующих высоких скоростей передачи данных (например, непрерывное видео).

Услуги системы INMARSAT BGAN

Телефонная связь:

– Прямой набор, входящие и исходящие звонки;

– Качество передачи голоса как у обычного проводного телефона;

– Единый телефонный номер ( 870 77********) независимо от географического положения аппарата;

Дополнительные услуги сети:

– ID абонента и записная книжка;

– Коиференц-связь;

– Уведомление об ожидающем вызове;

– Постановка вызова на ожидание;

– Временное отключение;

– Замкнутая абонентская группа;

– Перенаправление звонка;

Голосовая почта:

– Доступ по короткому коду;

– ISDN (в период запуска поддерживается только абонентским терминалом производства Hughes);

Пакетная передача данных:

– Стандартный режим (аналог режима MPDS INMARSAT M4/Flcet);

– Работа в фоновом режиме, скорость до 492 кбит/с “best try”;

– Один канал используется несколькими терминалами;

– Фактическая скорость передачи данных зависит от загрузки канала;

– Оплата за фактический объем переданных/принятых данных;

Расширенный режим:

– Потоковый режим работы с поддержкой QoS;

– Гарантированная скорость передачи данных (32, 64, 128, 256 кбит/с на прием и передачу);

– Доступен “по запросу”;

– Оплата за время соединения;

– Идеальное решение для срочной передачи больших объемов данных; SMS:

– Отправка/получение текстовых сообщений с PC/PDA, подключенных к терминалу INMARSAT BGAN,или с трубки терминала;

– Отправка/получение SMS с/на мобильные телефоны.

Пользователи спутниковых IP-модемов Инмарсат R-BGAN также смогут после несложных манипуляций с абонентским терминалом и обновления программного обеспечения работать в системе INMARSAT BGAN. Для них переход на систему INMARSAT BGAN будет означать существенное увеличение географического покрытия системы и возросшее качество связи.